電力變壓器帶電檢測(cè)方法研究

葛超

摘 要 變壓器的帶電檢測(cè)應(yīng)該對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合檢測(cè)分析，如此才能準(zhǔn)確判斷其中是否存在放電故障。文章系統(tǒng)介紹了電力變壓器的帶電檢測(cè)方法，包括局部放電以及非局部放電條件下的帶電檢測(cè)方法，希望能給相關(guān)人士提供有效參考。

關(guān)鍵詞 電力變壓器;帶電檢測(cè);高頻放電

引言

變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，于電力系統(tǒng)內(nèi)承擔(dān)著關(guān)鍵任務(wù)，隨著時(shí)代發(fā)展，電力企業(yè)中的狀態(tài)檢修水平逐漸提升，針對(duì)變壓器相關(guān)帶電檢測(cè)也提出全新要求。狀態(tài)檢修主要是在設(shè)備運(yùn)行中，不停電的條件下，準(zhǔn)確檢查出其中的潛在性缺陷，能夠有效節(jié)約時(shí)間成本，降低停電維護(hù)費(fèi)用和停電損失。

1局部放電下的帶電檢測(cè)

局部放電主要是電力設(shè)備絕緣基于強(qiáng)大的電場(chǎng)作用下，出現(xiàn)局部放電問(wèn)題，同時(shí)沒有形成固定放電通道。而變壓器屬于固體和液體融合的復(fù)合絕緣裝置，其在實(shí)際運(yùn)行中，內(nèi)部介質(zhì)容易出現(xiàn)雜質(zhì)和氣泡等物質(zhì)，使絕緣介質(zhì)相關(guān)場(chǎng)強(qiáng)度分布呈現(xiàn)出一種不均勻狀態(tài)，于場(chǎng)強(qiáng)較高部分容易產(chǎn)生局部放電。

1.1 高頻放電檢測(cè)

高頻放電檢測(cè)中的傳感器主要選擇電感型傳感器，其主要是羅氏線圈結(jié)構(gòu)，一次側(cè)屬于流過(guò)被測(cè)電流導(dǎo)體，而二次側(cè)則是多匝線圈。而在交變電流經(jīng)過(guò)被測(cè)導(dǎo)體過(guò)程中容易形成一種交變磁場(chǎng)，二次側(cè)線圈形成感應(yīng)磁通。羅氏線圈中的二次側(cè)電壓信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于導(dǎo)體內(nèi)部電流。而變化磁鏈還會(huì)形成一種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值的大小和磁鏈變化率之間為正比。相關(guān)等效電路圖如圖1所示：

其中e（t）是高頻傳感器中的傳輸電壓信號(hào)，Cs是線圈等效雜散電容，R是負(fù)載電阻，Rs是線圈等效電阻，Ls是線圈自感，M是高頻傳感裝置以及接地引線彼此互感，I（t）是局部放電脈沖流經(jīng)接地引線形成的沖擊電流。

變壓器實(shí)施高頻放電檢測(cè)，即在不停電條件下，套管末屏接地線以及變壓器中的夾件、鐵芯中的專用設(shè)備合計(jì)高頻電流傳感裝置針對(duì)局部放電形成的高頻脈沖電流進(jìn)行檢測(cè)。相關(guān)檢測(cè)信號(hào)頻帶通常是3到30MHZ，通過(guò)軟硬件濾波融合方法有效消除電磁干擾噪音[1]。

高頻放電檢測(cè)中的局部放電特征表征圖譜為PRPD相位圖譜以及等效頻率、等效時(shí)間圖譜。其中PRPD圖譜為局部放電下的相位分布圖譜，其中的橫坐標(biāo)代表相位，而縱坐標(biāo)代表幅值，結(jié)合脈沖實(shí)際分布狀況，可以準(zhǔn)確判斷信號(hào)集中放電次數(shù)、幅值以及相位信息，準(zhǔn)確判斷放電類型。

等效時(shí)間和等效頻率圖譜主要是針對(duì)放電脈沖實(shí)施頻域和時(shí)域轉(zhuǎn)換，通過(guò)計(jì)算得出不同脈沖等效時(shí)間以及等效頻率，其中縱坐標(biāo)為等效時(shí)間，橫坐標(biāo)為等效頻率，結(jié)合兩種參數(shù)，能夠獲得圖譜中相應(yīng)脈沖分布位置，具體如圖2所示：

高頻放電檢測(cè)診斷中，可以對(duì)比分析相應(yīng)的檢測(cè)圖譜，分析實(shí)際放電類型以及是否存在局部放電問(wèn)題。在沒有典型放電圖譜條件下，證明圖譜正常運(yùn)行?；谙嗤瑮l件下，同一類型設(shè)備的最終檢測(cè)圖譜存在明顯區(qū)別，則證明裝置異常運(yùn)行，而在典型放電圖譜下，證明出現(xiàn)缺陷問(wèn)題。

1.2 特高頻放電檢測(cè)

局部放電問(wèn)題通常會(huì)出現(xiàn)在變壓器內(nèi)部油紙絕緣方面，相關(guān)脈沖寬度主要是納秒級(jí)，可以有效激勵(lì)超出1GHZ特高頻電磁波。變壓器中的局部放電特高頻檢測(cè)中，主要是在油閥位置安裝傳感器，利用特定接口，促進(jìn)特高頻信號(hào)和檢測(cè)儀器之間的有效連接，隨后分析處理相關(guān)信號(hào)，檢測(cè)信號(hào)整體頻帶范圍大概是在300到3000HMZ之間。

因?yàn)樽儔浩髯陨砣鄙俜墙饘倏p隙，因此無(wú)法順利傳輸特高頻信號(hào)，而現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)只能通過(guò)內(nèi)部傳感器實(shí)施。傳感器主要設(shè)置在變壓器油箱內(nèi)，能夠順利屏蔽各種外界干擾，而特高頻信號(hào)還具有較高頻段，可以有效擺脫電暈干擾和低頻背景的噪音干擾，從最大程度上提升局部放電檢測(cè)抗干擾能力和檢測(cè)靈敏性。由此能夠看出特高頻檢測(cè)具有極大的工程價(jià)值和應(yīng)用前景[2]。

特高頻放電檢測(cè)中的局部放電特征圖譜以PRPD圖譜和PRPS圖譜形式為主，其中PRPS圖譜屬于實(shí)時(shí)三維圖譜，可以按照時(shí)間順序依次顯示出帶有相位標(biāo)識(shí)放電脈沖，而三種坐標(biāo)軸能夠分別代表信號(hào)幅值、時(shí)間以及相位等參數(shù)，具體如圖3所示：

特高頻的放電診斷可以通過(guò)對(duì)比分析放電幅值大小進(jìn)行科學(xué)判斷，其中最為關(guān)鍵的便是，把PRPD圖譜、PRPS圖譜特征和變壓器內(nèi)部的典型放電圖譜實(shí)施對(duì)比分析，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷缺陷和方法定義，類似于高頻放電檢測(cè)。

1.3 超聲放電檢測(cè)

變壓器內(nèi)部出現(xiàn)局部放電條件下，形成電流容易導(dǎo)致放電條件下出現(xiàn)局部受熱快速增大問(wèn)題，而在結(jié)束放電后恢復(fù)到正常狀態(tài)。體積變化使介質(zhì)疏密產(chǎn)生瞬間變化，形成一種超聲波。

超聲波信號(hào)頻率通常在20到200KHZ頻段之間，而變壓器中的超聲波信號(hào)傳播頻率主要在100到200KHZ之間。該種檢測(cè)方法在實(shí)際應(yīng)用中，主要是將壓電陶瓷作為主要材料制造的諧振傳感器，在變壓器箱壁中固定傳感裝置，隨后把所采集的相關(guān)超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N電信號(hào)，并實(shí)施定位分析，其主要是用來(lái)對(duì)變壓器的局部放電問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

1.4 放電定位技術(shù)

因?yàn)樽儔浩髦性O(shè)置特高頻形式的傳感裝置概率較少，因此現(xiàn)場(chǎng)通常會(huì)選擇超聲波進(jìn)行局放定位。在超聲波和特高頻傳感器能夠?qū)址判盘?hào)進(jìn)行合理檢測(cè)條件下，可以選擇聲、電聯(lián)合方法進(jìn)行合理定位。由于特高頻相關(guān)傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出超聲波的信號(hào)傳播速度，所以可以將特高頻傳感裝置所測(cè)得局放信號(hào)當(dāng)成觸發(fā)源，結(jié)合超聲波傳感裝置傳送出來(lái)的局放信號(hào)時(shí)間和超聲波傳播速度相乘，最終得到局放源和超聲傳感裝置之間的距離長(zhǎng)短，隨后于變壓器中隨機(jī)選擇多種超聲波測(cè)點(diǎn)，能夠?qū)Ψ烹娫聪嚓P(guān)空間坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。

2非局部放電下的帶電檢測(cè)

變壓器內(nèi)的異常狀況所體現(xiàn)出來(lái)的特征也各不相同。比如內(nèi)部過(guò)熱以及局部放電等問(wèn)題，可以從油內(nèi)氣體溶解組分中反映出來(lái)，而夾件和鐵芯等絕緣問(wèn)題同樣會(huì)使接地電流產(chǎn)生一定變化。